Ученые отключили миндалину в мозге живых обезьян

Американские физиологи смогли избирательно отключить нейроны миндалевидного тела обезьян — и пронаблюдали за тем, как мозг адаптируется к его «отсутствию». В будущем такая технология позволит управлять активностью других участков и органов мозга, ускорив нейрофизиологические исследования. Отчет о работе опубликован журналом Neuron.
Дэвид Эймераль (David Amaral) и его коллеги из Калифорнийского университета в Дейвисе экспериментировали с четырьмя макаками-резус, миндалевидное тело которых содержало «химический выключатель», способный полностью подавить его активность и взаимодействие с другими участками мозга. Авторы использовали хемогенетический метод DREADDs (Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs, «Искусственные рецепторы, избирательно активируемые искусственными препаратами») — получение ГМ-организмов, определенные нейроны которых содержат синтетические версии рецепторных белков, не реагирующие на обычные нейромедиаторы организма, но срабатывающие в ответ на введение даже наномолярных концентраций специальных, синтетических сигнальных веществ.
Миндалевидное тело — парный орган лимбической системы мозга, играющий ключевую роль в формировании эмоций, прежде всего — страха и удовольствия. Ученые визуализировали активные связи миндалины и других областей мозга у подопытных макак до и после введения клозапин-N-оксида (CNO), который вызывал «отключение» этого органа. Как показали наблюдения фМРТ, он перестал обмениваться сигналами с вентромедиальными областями передней коры, передней поясной и нижней височной корой, верхней височной бороздой и прилежащим ядром, хвостатым ядром и таламусом.

При этом изменились паттерны связей всего головного мозга, затрагивая даже области, которые, насколько известно, напрямую с миндалиной не связаны — такие как ретроспленальная кора, медиальная теменная и поясная кора. Эти изменения ученые рассматривают как «первичные», происходящие в участках, взаимодействующих непосредственно с миндалевидным телом, и «вторичные», которые определяются изменениями первых.
Авторы рассмотрели мозг как сеть, объединяющую семь базовых структурно-функциональных «модулей»: лимбическую систему, сеть пассивного режима работы мозга, зрительную, слуховую и соматомоторную системы, дорсальную систему внимания и островковую зону. Ученые показали, что в норме миндалина демонстрирует самые сильные связи с лимбической системой и сетью пассивного режима, и самые слабые — с соматосенсорной корой. При этом «отключение» миндалины ведет к перестройке связей во всех семи областях. В частности, тесные взаимодействия между лимбической системой и сетью пассивного режима ослабевают, а взаимодействия между различными узлами соматосенсорной коры усиливаются.
Но, пожалуй, главным результатом работы авторы видят первое успешное применение комбинации DREADDs и фМРТ на макаках-резусах. «Такая работа, с включением и выключением целой области мозга и проведением функциональной визуализации, до сих пор на обезьянах никогда не проделывалась, — пояснил Дэвид Эймераль пресс-службе Калифорнийского университета в Дейвисе. — Эта технология открывает новую эру в нейрофизиологии поведения, снижая количество необходимых для экспериментов животных, поскольку каждое из них может служить контролем для себя самого».

Роман Фишман